Дослідження параметрів кола однофазного змінного струму з послідовно з’єднаними опорами

1. Лабораторна робота №3. Дослідження параметрів кола однофазного
змінного струму з послідовно з’єднаними опорами
Мета роботи – навчитись вимірювати і розраховувати параметри кола
однофазного змінного струму з послідовно з’єднаними r, r-L і C елементами.
ЛАБОРАТОРНА УСТАНОВКА ТА ЇЇ ЕЛЕКТРИЧНА СХЕМА
Таблиця 3.1
Характеристика електровимірювальних приладів
(приклад заповнення таблиці)
Назва
приладу
Марка Система
Клас
точності
Межа
вимірювання
Ціна
поділки
Заводс
ький
номер
Вольтметр Э545
Електромагні
тна
0,5 0-150-300 2 В/под.
Амперметр Э519
Електромагні
тна
0,5 0-2,5-5 0,025 А/под.
Ватметр Д535
Електродина
мічна
0,2
0-75-150-300 В
0-2,5-5 А
5 Вт/под.
переміщення перемички (дослід 4).
Рис.3.1. Функціональні схеми дослідження кіл при послідовному сполученні споживачів
різних видів: r і r (дослід 1), r і r-L (дослід 2), r і C (дослід 3); r, r-L і C (дослід 4);
------------- переміщення контакту ХР3 (дослід 2, 3 і 4
відповідно);
PW*
*
I
U
XP
1
XP2
V
I
QF
A
B
C
U
A
ХТ3
L2 SA2ХТ1
L1 SA1
ХТ2
XP3
EL
1
SA5
EL
2
SA6 ХТ8
ХТ6
CB
1
SA3
CB2 SA4 ХТ7
ХТ5
EL5 SA9
EL6
SA1
0
ХТ10
ХТ4
EL3 SA7
EL
4
SA8
ХТ9
д.1
д.2
д.3
д.4
PA
PV

2. 2
Таблиця 3.2
Дані вимірювань і результати розрахунків параметрів кіл змінного струму з послідовно з'єднаними r, L і C елементами
Виднаванта-
женнямережі
Приймачі
струму
Дані вимірювання (показання приладів) Результати обчислення
Вольтметр Амперметр Ватметр Параметри електричного кола
CV=…В/под CA=…А/под CW=…Вт/под Ua Up r Х =XL — Хс Z P Cos 
под. В под. А под. Вт В В Ом Ом Ом Вт -
1.Активне
1. Реостат EL3-EL6 NU1 U1= - - - - U1a=U1 - r1=U1/Iк - Z1 = r1 P1 = Iк
2
r1 1
2.Реостат EL1-EL2 NU2 U2= - - - - U2a=U2 - r2 = U2/Iк - Z2 = r2 P2 = Iк
2
r2 1
Все коло NUк Uк= NІк Iк= NРк Pк= =U1+U2 - rк= r1 + r2 - Zк = Uк/Iк Pк=P1 +P2 1
2.Активно-
індуктивне
1. Реостат EL3-EL6 NU1 U1= - - - - U1a=U1 - r1=U1/Iк - Z1 = r1 P1 = Iк
2
r1 1
2. Котушка L1-L2 NU2 U2= - - - - U2a=r2 Iк UL =XLIк r2=P2/Iк
2 2
2
2
2 rZХ L  Z2=U2/Iк P2=Pк — P1 P2./(U2 Iк)
Все коло NUк Uк= NІк Iк= NРк Pк= =U1a+U2a Up =UL rк= r1 + r2 Xк = XL Zк = Uк/Iк Pк=P1+P2 Pк/(Uк Iк)
3.Активно-ємнісне
1. Реостат EL3-EL6 NU1 U1= - - - - U1a=U1 - r1=U1/Iк - Z1 = r1 P1 = Iк
2
r1 1
2. Емність C1-C2 NU2 U2= - - - - - UC =XCIк - XC=U2/Iк Z2 = XC - 0
Все коло NUк Uк= NІк Iк= NРк Pк= =U1a Up =UC rк= r1 Xк = XC Zк = Uк/Iк Pк = P1 Pк/(Uк Iк)
4.Змішане(загальний
випадок)
1. Реостат EL3-EL6 NU1 U1= - - - - U1a=U1 0 r1=U1/Iк - Z1 = r1 P1 = Iк
2
r1 1
2. Котушка і L1-L2 NU2 U2= - - - - U2a=r2 Iк UL =XLIк r2=P2/Iк
2 2
2
2
2 rZХ L  Z2=U2/Iк P2=Pк — P1 P2./(U2 Iк)
3 Емність C1-C2 NU3 U3= - - - - 0 UC =XCIк - XC=U3/Iк Z3 = XC - 0
Все коло NUк Uк= NІк Iк= NРк Pк= =U1a+U2a =UL—UC rк= r1 + r2 Хк=XL—Хс Zк = Uк/Iк Pк=P1+P2 Pк/(Uк Iк)

3. 3
РЕЗУЛЬТАТИ ВИМІРЮВАНЬ
Номер
досліду
U I P
1 В/под 0,01 А/под 5 Вт/под
под В под А под Вт
1
71 71 -
144 144 -
219 219 86 0,86 39 195
2
73 73 -
194 194 -
220 220 89 0,89 19 95
3
61 61 -
211 211 -
220 220 75 0,75 10 50
4
157 157 -
137 137 -
263 263 -
220 220 62 0,62 23 115
ОПРАЦЮВАННЯ ДОСЛІДНИХ ДАНИХ
Для визначення параметрів електричного кола за дослідними даними використайте
розрахунковий або графічно-розрахунковий методи.
1. Алгоритм розрахунку за формулами, наведеними у відповідних прографах таблиці,
такий.
Використовуючи діючі значення струму, активної потужності та спадів напруг на
відповідних ділянках і в усьому колі, обчисліть і запишіть у відповідні прографи таблиці:
повний опір кола (усі досліди) — за формулою ккк IUZ  ;
активний опір та активну потужність реостата ЕL3—EL6 (усі досліди) - за формулами
відповідно: кIUr /11  і к11 IUP  ;
ці самі параметри для реостата ЕL1—EL2 (дослід 1) – за формулами кIUr /22  і
кIUP  22 ;
активну потужність, активний, повний та індуктивний опір котушки індуктивності
(дослід 2 і 4) — за формулами відповідно:
1к2 PPP  ; 2
к22 IPr  ; кIUZ 22  ; 2
2
2
2 rZX L  ;
ємнісний опір конденсатора (досліди 3 і 4) – за формулою 33 IUXC  ;
коефіцієнт потужності приймачів струму та кола (усі досліди) – за формулою
iii SPcos .
2. Алгоритм розрахунково-графічного методу такий. Використовуючи діючі значення
струму та спадів напруг на відповідних ділянках і в усьому колі, побудуйте у вибраному
масштабі суміщені векторні діаграми для другого та четвертого дослідів, з яких знайдіть
невідомі значення активної і індуктивної складової спаду напруги на котушці
індуктивності. Після цього за відповідними формулами розрахуйте і занесіть у таблицю
значення опорів, активної потужності, коефіцієнта потужності кожного елемента та кола в
цілому.

4. 4
ВИСНОВКИ ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ РОБОТИ
КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ
1. Які способи зображення електричних величин, що змінюються за синусоїдним
законом, ви знаєте?
2. Як зображують елементи кола змінного струму на електричних схемах?
3. Які енергетичні процеси відбуваються в колах синусоїдного струму?
4. Які опори мають резистор, реальна котушку індуктивності та конденсатор у колі
змінного струму?
5. У чому фізична суть активного та реактивних опорів у колі однофазного змінного
струму?
к
-90°
Uа=U1
Uр=UС
Ік
Uк
в
АА В
С
Ік
Uк
U1 U2a
к
Uр=UL
2
90°
U2
U2U1
Uк
Ік
а
б
А
В
С
D
А B C
UL
2
90
°
U2
Uр=UL -UC
-90°
к
U2a
Ік
Ua =U1 + U2a
UС
г
U1
В
С
Uк
D
F
E
Рис.3.2. Суміщені векторні діаграми кола однофазного змінного струму з послідовно
з'єднаними споживачами: а — r і r (дослід 1); б — r і r-L (дослід 2); в — r і C (дослід 3); г —
r, r-L і C (дослід 4)

5. 5
6. Як визначають величину повного, активного та реактивного опорів у колі
однофазного змінного струму?
7. Як записують і формулюють закон Ома для кола змінного струму з послідовно
з’єднаними елементами?
8. Як записують і формулюють другий закон Кірхгофа для кола змінного струму з
послідовно з’єднаними елементами?
9. Як будують суміщену векторну діаграму для кола змінного струму з послідовним
зєднанням елементів, що мають активний та індуктивний опори?
0. Як впливає послідовне ввімкнення конденсатора на кут зсуву фаз  і cos  кола з
активно-індуктивним навантаженням?